(57)【要約】  【課題】  ＩＰネットワークの伝送効率を従来のものよりも高めることができるネットワークデータサーバを提供すること。  【解決手段】  本発明のネットワークデータサーバは、ストリームデータを蓄積する複数の記憶装置と、記憶装置からストリームデータを読み出すストリーム制御部と、ストリームデータをネットワークに出力するネットワーク制御手段とを有し、ネットワーク制御手段は、複数のネットワーク制御部を含み、複数のネットワーク制御部は、それぞれ、送付されたデータを宛先によって廃棄あるいはパケット生成手段３１０へ送付するストリームデータ選択手段３７０と、ストリームデータをネットワークパケットに構成するパケット生成手段３１０と、パケットデータを一時的に蓄えるパケットバッファ３２０と、パケットデータをネットワークに出力するＩＰネットワーク物理制御手段３３０とを備える。【選択図】  図２
2005353063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリームデータを蓄積する記憶手段と、この記憶手段からストリームデータを読み出して出力するストリーム制御手段と、このストリーム制御手段からストリームデータを受けてＩＰネットワークに出力する少なくとも一つのネットワーク制御手段と、前記ストリーム制御手段および前記ネットワーク制御手段を制御する主制御手段とを備え、
前記ストリーム制御手段が、前記記憶手段からストリームデータを読み出す記憶装置制御手段と、この記憶装置制御手段が読み出したストリームデータを一時的に蓄えるストリームバッファと、一定時間毎に信号を発生するタイマ生成手段と、このタイマ生成手段からの信号毎に一定量のストリームデータを前記ストリームバッファから読み出して出力する帯域制御手段とを有し、
前記ネットワーク制御手段が、複数のネットワーク制御部より成り、前記ネットワーク制御部がそれぞれ、受信したストリームデータにＵＤＰヘッダおよびＩＰヘッダを付加してＩＰネットワークパケットに加工して出力するパケット生成手段と、必要とされているコンテンツ識別子のリストを保持し、前記リストにないコンテンツ識別子を持つコンテンツは受け取らないストリームデータ選択手段と、前記ＩＰネットワークパケットを一時的に蓄えるパケットバッファと、前記ＩＰネットワークに前記ＩＰネットワークパケットを送出するＩＰネットワーク物理制御手段とを有することを特徴とするネットワークデータサーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワークを介し、多数のクライアントへ、主として映像・音声などのマルチメディアデータを送出するネットワークデータサーバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネットワークデータサーバとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。従来の装置の概略構成図を図３に示す。
【０００３】
従来のサーバは、記憶装置（ディスク）９１０、記憶装置制御部９２０、バッファメモリ９３０、ネットワーク制御部９４０、主制御部９５０で構成されている。このようなサーバにおいて、主制御部９５０側のバス（ＰＣＩバスなど）の転送速度がボトルネックになり、ＩＰネットワークにデータを転送する速度が低下することを回避するために、データ専用のバスを設けている。この構成により、記憶装置９１０に記憶されたデータを高速にＩＰネットワークに送出することを実現している。
【０００４】
また、上記従来例では、予めパケット化されたデータを記憶装置９１０に記憶しておくことで、送出時にかかる計算量を削減することを実現している。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２９７６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来のサーバにおいては、事前にパケット化されているデータを送出することを前提としているために、任意の位置へのアクセスができないという問題があった。例えば、ＩＰでの標準的なパケット長である１５００バイト毎のパケットに分割されたデータに対し、先頭から１０００バイトの位置からアクセスする要求が発生したとする。この時、上記従来例では先頭から１５００バイトのデータ全てを送らざるを得ず、先頭から１０００バイトはクライアントで廃棄されるため、無駄なネットワーク帯域を消費してしまい、ＩＰネットワークの伝送効率が低下するという問題があった。
【０００７】
また、従来のサーバでは、ストリームデータを一時的に保持するバッファメモリを１つしか持たないため、１組の記憶装置に対して複数のネットワーク制御部を搭載することができない。ネットワーク制御部はＩＰネットワークの各種規格に則る必要があるため、定められた最大の帯域を越えては転送を行えない。しかしながら、記憶装置と記憶装置制御部の間においては、記憶装置制御部の数を増やしたり、一つの記憶装置制御部に接続されるディスクの数を増やすことで、容易に帯域を増やすことができる。将来的に全体の転送能力を増加させる必要が生じた場合、上記従来例では装置全体を二重化せざるを得ず、しかも全てのクライアントに同一のコンテンツを配信したい場合、全てのサーバにそのコンテンツの複製を保持する必要が生じる。
【０００８】
上記従来例の実施例で触れられているように、ホストバスによる結合で見かけ上ネットワーク制御部を増設することは可能であるが、かかる構成では一旦バッファメモリに書き込まれたデータをそれぞれのネットワーク制御部で選択し不要なものは廃棄する機構が備えられていないため、ストリーム制御装置から出力されたデータは全てのネットワーク制御部で受信され、ＩＰネットワークに送出されてしまうので、ＩＰネットワークの伝送効率が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ＩＰネットワークの伝送効率を従来のものよりも高めることができるネットワークデータサーバを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のネットワークデータサーバは、ストリームデータを蓄積する記憶手段と、この記憶手段からストリームデータを読み出して出力するストリーム制御手段と、このストリーム制御手段からストリームデータを受けてＩＰネットワークに出力する少なくとも一つのネットワーク制御手段と、前記ストリーム制御手段および前記ネットワーク制御手段を制御する主制御手段とを備え、前記ストリーム制御手段が、前記記憶手段からストリームデータを読み出す記憶装置制御手段と、この記憶装置制御手段が読み出したストリームデータを一時的に蓄えるストリームバッファと、一定時間毎に信号を発生するタイマ生成手段と、このタイマ生成手段からの信号毎に一定量のストリームデータを前記ストリームバッファから読み出して出力する帯域制御手段とを有し、前記ネットワーク制御手段が、複数のネットワーク制御部より成り、前記ネットワーク制御部がそれぞれ、受信したストリームデータにＵＤＰヘッダおよびＩＰヘッダを付加してＩＰネットワークパケットに加工して出力するパケット生成手段と、必要とされているコンテンツ識別子のリストを保持し、前記リストにないコンテンツ識別子を持つコンテンツは受け取らないストリームデータ選択手段と、前記ＩＰネットワークパケットを一時的に蓄えるパケットバッファと、前記ＩＰネットワークに前記ＩＰネットワークパケットを送出するＩＰネットワーク物理制御手段とを有することを特徴とした構成を有している。
【００１１】
この構成により、本発明のネットワークデータサーバは、ストリーム制御手段が、記憶手段から一定量のストリームデータを読み出して出力し、ネットワーク制御手段において、パケット生成手段が受け取ったストリームデータをＩＰネットワークパケットに加工することにより、蓄積されたストリームデータの任意の位置からアクセスができ、必要なデータのみをＩＰネットワーク上に送出することができるので、ＩＰネットワークの伝送効率を従来のものよりも高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、ＩＰネットワークの伝送効率を従来のものよりも高めることができるという効果を有するネットワークデータサーバを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
本発明の第１の実施の形態のネットワークデータサーバを図１に示す。
【００１５】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態のネットワークデータサーバは、主制御部１０、ストリーム制御部（ＳＤＣ）２０、ネットワーク制御手段３０および記憶手段４０を備えている。
【００１６】
主制御部１０は、全体の制御を行うものであり、本実施例では、パーソナルコンピュータに使用されるＡＴＸマザーボードを使用している。また、主制御部１０は、ＣＰＵ１１０、メモリ１２０を有している。
【００１７】
ストリーム制御部（ＳＤＣ）２０は、記憶手段４０からストリームデータを読み出して出力するものであり、主制御部１０とはＰＣＩバスによって接続されている。
【００１８】
ネットワーク制御手段３０は、ＳＤＣ２０からストリームデータを受けてＩＰネットワークに出力するものであり、複数のネットワーク制御部（ＮＩＣ１）３１〜（ＮＩＣ３）３３を備え、主制御部１０とはＰＣＩバスによって接続されている。また、ＩＰネットワーク側の物理的な規格としては、ギガビットイーサネット（登録商標）を想定する。
【００１９】
記憶手段４０は、ストリームデータを蓄積する複数の記憶装置４１〜４８を備え、本実施例ではＵｌｔｒａ２  ＳＣＳＩのＨＤＤを８台使用している。
【００２０】
以下、ストリーム制御部（ＳＤＣ）２０の内部構成について説明する。
【００２１】
ストリーム制御部（ＳＤＣ）２０は、記憶装置制御手段２０１〜２０４、ストリームバッファ２１０、帯域制御手段（Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＤＲＣ）２２０、タイマ手段２３０、ＣＰＵ２４０、メモリ２５０およびＰＣＩブリッジ２６０を有している。
【００２２】
記憶装置制御手段２０１〜２０４は、ディスク制御を行うものであり、本実施例ではＳＣＳＩプロトコルコントローラ（ＳＰＣ）を４個搭載している。Ｕｌｔｒａ２  ＳＣＳＩの帯域は８０Ｍバイト／秒であり、これを４つ用いることでディスクへの入出力帯域は２．５６Ｇビット／秒を実現している。
【００２３】
ストリームバッファ２１０は、ＳＰＣ２０１〜２０４が読み出したデータを一時的に蓄えるものであり、帯域制御手段（Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＤＲＣ）２２０は、タイマ手段２３０からのクロックに従い、各クロック間に一定量のストリームデータをストリームバッファ２１０から読み出して出力するものであり、タイマ手段２３０は、一定の時間間隔のクロックを生成するものである。
【００２４】
ＣＰＵ２４０は、リアルタイム制御ソフトウェアを実行するものであり、メモリ２５０は、ソフトウェア実行に用いられるものであり、ＰＣＩブリッジ２６０は、ＰＣＩバスとの接続を制御するものである。
【００２５】
以下、ネットワーク制御部（ＮＩＣ１）３１の内部構成について説明する。なお、ネットワーク制御部（ＮＩＣ２）３２、（ＮＩＣ３）３３は、ネットワーク制御部（ＮＩＣ１）３１と同様である。
【００２６】
ネットワーク制御部（ＮＩＣ１）３１は、パケット生成手段（ＮＰＣ）３１０、パケットバッファ３２０、ＩＰネットワーク物理制御手段（ＰＨＹ）３３０、ＣＰＵ３４０、メモリ３５０およびＰＣＩブリッジ３６０を有している。
【００２７】
パケット生成手段（ＮＰＣ）３１０は、ストリームデータをＩＰネットワークパケットに構成するものであり、パケットバッファ３２０は、パケットデータを一時的に蓄えるものであり、ＩＰネットワーク物理制御手段（ＰＨＹ）３３０は、パケットデータをＩＰネットワークに出力するものである。
【００２８】
ＣＰＵ３４０は、リアルタイム制御ソフトウェアを実行するものであり、メモリ３５０は、ソフトウェア実行に用いられるものであり、ＰＣＩブリッジ３６０は、ＰＣＩバスとの接続を制御するものである。
【００２９】
以上のように構成されたネットワークデータサーバについてその動作を説明する。
【００３０】
はじめに、ストリーム制御部（ＳＤＣ）２０の動作について説明する。
【００３１】
映像、音声などのデータは１本のストリームとして考えることができるが、複数のＨＤＤ４１〜４８に蓄積する際に、複数のデータ単位（ストライプ）に分割（ストライピング）して蓄積することが一般に行われている。これは、一つのストリームへのアクセスが集中しても、時間的にアクセスを複数のＨＤＤに分散させることで一つのＨＤＤへアクセスが集中するのを防ぐ目的である。本実施例においても、各コンテンツはストライピングされている。各コンテンツがどのようにストライピングされているかは、ＳＤＣ２０のリアルタイム制御ソフトウェアが管理している。
【００３２】
あるコンテンツへのアクセスが発生した時、ＳＤＣ２０のＣＰＵ２４０は、ストライピング状況のデータベースを検索し、先頭から順に読み出し要求を各ＳＰＣ２０１〜２０４に対して発行する。その際、読み出すべきストライプと共に、書き込むべきストリームバッファ２１０の位置をＳＰＣ２０１〜２０４に対して送信する。各ＳＰＣ２０１〜２０４は、非同期に動作しているので、必ずしもコンテンツの先頭からストライプが読み出されるとは限らないが、ストリームバッファ２１０上で完全な順番に再構成される。
【００３３】
１台のサーバでは、通常複数のコンテンツを同時に送信することが要求される。このとき、複数のストリームデータを並列で送信しなければならないので、ＳＤＣ２０−ＮＩＣ３０間のバス上では、複数のコンテンツのデータが混ざった状態で送られることとなる。どのデータがどのコンテンツに対応するかを識別するために、ストリームデータを複数の転送単位に分割し、それぞれの先頭にコンテンツ識別子を付加して送信する必要がある。転送単位としては、ＨＤＤ４１〜４８からの読み出しサイズを使用するのが簡単である。このコンテンツ識別子も同時にストリームバッファ２１０に書き込まれる。
【００３４】
ストリームバッファ２１０は、最低でも１回のクロック間に転送できる最大データ量の２倍の容量を実装する。全体を二つの領域に分け、それぞれをＡエリア、Ｂエリアとすると、はじめはＡエリアに書き込む。次のクロックでＡエリアのデータをＤＲＣ２２０を介して送出しながらＢエリアにＳＰＣ２０１〜２０４からのデータを書き込む。次のクロックでは、ＢエリアのデータをＤＲＣ２２０を介して送出しながらＡエリアにＳＰＣ２０１〜２０４からのデータを書き込む。以上のステップを繰り返すことで最大の帯域での転送を保証する。
【００３５】
ＤＲＣ２２０より出力されたデータは、バス接続で全てのＮＩＣ３１〜３３に同時に送付される。
【００３６】
次に、ネットワーク制御手段３０の動作を説明する。
【００３７】
ＤＲＣ２２０より出力されたデータは、ＮＰＣ３１０において、以下のステップで処理される。
【００３８】
１）セグメントへの分割
ＩＰネットワークパケットのペイロードのサイズに分割する。
【００３９】
２）ＩＰヘッダの付加
ＩＰヘッダを付加する。
【００４０】
３）チェックサム計算
疑似ＵＤＰヘッダを用いてチェックサムの計算を行う。
【００４１】
４）ＵＤＰヘッダ付加
完全なＵＤＰヘッダの付加を行う。
【００４２】
５）イーサネット（登録商標）ヘッダの付加
イーサネット（登録商標）ヘッダの付加を行う。
【００４３】
上記ステップ終了後、パケットバッファ３２０に書き込まれる。
【００４４】
ＩＰネットワーク物理制御手段（ＰＨＹ）３３０は、パケットバッファ３２０に書き込まれたパケットデータをＩＰネットワークに送出する。ＵＤＰの場合再送がないので、一旦送出されたパケットは廃棄してよいが、ＴＣＰの場合再送が発生する可能性があるので、到達が確認される（次の送出要求が来る）まではパケットバッファ３２０上にパケットを保存しておかなくてはならない。このため、ＴＣＰを用いる場合は、パケットバッファ３２０の容量をより多く必要とする。
【００４５】
以上のように本実施の形態のネットワークデータサーバによれば、ストリーム制御部２０が、記憶手段４０から一定量のストリームデータ読み出して出力し、ネットワーク制御手段３０において、パケット生成手段３１０が受け取ったストリームデータをＩＰネットワークパケットに加工することにより、蓄積されたストリームデータの任意の位置からアクセスができるので、ＩＰネットワークの伝送効率を従来のものよりも高めることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施の形態のネットワークデータサーバで用いられるネットワーク制御部を図２に示す。
【００４７】
図２に示すように、本発明の第２の実施の形態のネットワークデータサーバで用いられるネットワーク制御部（ＮＩＣ４）３４は、パケット生成手段（ＮＰＣ）３１０、パケットバッファ３２０、ＩＰネットワーク物理制御手段（ＰＨＹ）３３０、ＣＰＵ３４０、メモリ３５０、ＰＣＩブリッジ３６０およびストリームデータ選択手段（ＤＳ）３７０を有している。
【００４８】
ストリームデータ選択手段（ＤＳ）３７０は、ＳＤＣ２０から送付されたデータを宛先によって廃棄あるいはＮＰＣ３１０へ送付するものである。
【００４９】
パケット生成手段（ＮＰＣ）３１０、パケットバッファ３２０、ＩＰネットワーク物理制御手段（ＰＨＹ）３３０、ＣＰＵ３４０、メモリ３５０、ＰＣＩブリッジ３６０は、本発明の第１の実施の形態と同様の構成となっている。
【００５０】
また、ネットワーク制御手段３０として、ネットワーク制御部（ＮＩＣ４）３４と同様の構成のネットワーク制御部を複数有し、他の構成については、第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
以上のように構成されたネットワーク制御部（ＮＩＣ４）３４についてその動作を説明する。
【００５２】
あるコンテンツを特定の宛先に送付したい場合、主制御部１０からコンテンツと宛先情報がＮＩＣ３４に対して送信される。宛先情報は、一般的なＩＰアドレスである。複数の宛先に同一データを同時に送付する場合、マルチキャストアドレスが用いられる。ＮＩＣ３４上のリアルタイム制御ソフトウェアが宛先をＮＰＣ３１０、コンテンツ識別子をＤＳ３７０に対して送信する。ＤＳ３７０では、現在必要とされているコンテンツ識別子のリストを保持し、リストにないコンテンツ識別子を持つコンテンツが送信された場合、受け取らずにそのまま廃棄する。リスト上に存在するコンテンツ識別子とＳＤＣ２０より送信されたコンテンツ識別子が一致した場合、次のコンテンツ識別子が現れるまでのストリームデータを受け取り、ＮＰＣ３１０に送信する。ＮＰＣ３１０以下の動作については、本発明の第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
以上のように本実施の形態のネットワークデータサーバによれば、ストリーム制御部２０が、記憶手段４０から一定量のストリームデータを読み出して出力し、ネットワーク制御手段３０において、パケット生成手段３１０が受け取ったストリームデータをＩＰネットワークパケットに加工することにより、蓄積されたストリームデータの任意の位置からアクセスができ、しかも、ストリームデータ選択手段３７０が、必要なデータのみをＩＰネットワーク上に送出することができるので、ＩＰネットワークの伝送効率を従来のものよりも高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明に係るネットワークデータサーバは、ＩＰネットワークの伝送効率を従来のものよりも高めることができるという効果を有し、通信ネットワークを介し、多数のクライアントへ、主として映像・音声などのマルチメディアデータを送出するネットワークデータサーバ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるネットワークデータサーバを示すブロック図
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるネットワーク制御部を示すブロック図
【図３】従来のネットワークデータサーバを示すブロック図
【符号の説明】
【００５６】
１０  主制御部
１１０  ＣＰＵ
１２０  メモリ
２０  ストリーム制御部（ＳＤＣ）
２０１〜２０４  記憶装置制御手段（ＳＰＣ）
２１０  ストリームバッファ
２２０  帯域制御手段（ＤＲＣ）
２３０  タイマ手段
２４０  ＣＰＵ
２５０  メモリ
２６０  ＰＣＩブリッジ
３０  ネットワーク制御手段
３１  ネットワーク制御部（ＮＩＣ１）
３２  ネットワーク制御部（ＮＩＣ２）
３３  ネットワーク制御部（ＮＩＣ３）
３４  ネットワーク制御部（ＮＩＣ４）
３１０  パケット生成手段（ＮＰＣ）
３２０  パケットバッファ
３３０  ＩＰネットワーク物理制御手段（ＰＨＹ）
３４０  ＣＰＵ
３５０  メモリ
３６０  ＰＣＩブリッジ
３７０  ストリームデータ選択手段（ＤＳ）
４０  記憶手段
４１〜４８  記憶装置（ＳＣＳＩ  ＨＤＤ）
９１０  記憶装置
９２０  記憶装置制御部
９３０  バッファメモリ
９４０  ネットワーク制御部
９５０  主制御部
【図１】
2005353063.tif 000003
【図２】
2005353063.tif 000004
【図３】
2005353063.tif 000005